i.MX RT600 BCLK受干擾影響WS頻率解決方案
問題描述最近遇到客戶發(fā)現一個很有意思的問題，客戶使用i.MX RT600 I2S產生2通道的I2S波形，配置希望輸出I2S波形：
測試結果如下：
48Khz 采樣率，32bit, 2通道， BCLK輸出3.072Mhz。
測試發(fā)現現象很奇怪，如果BCLK連接的模塊阻抗改變，會導致正常應該輸出48K的LRCK（WS）頻率會變動，有時候變成96Khz，客戶的模塊是專用的ASIC。
客戶反應，這個問題同樣可以在NXP MIMXRT685-AUD-EVK板子上復現，因為AUD-EVK FC2P0_14連接到了外部LED的驅動電路：
如果是官方的代碼配置，不會復現問題，如果是使用客戶的代碼，能夠復現問題。
如果斷開R397 1_2的電阻，問題就不會復現，連接之后就會復現。
所謂復現：測試P0_15 LRCK采樣率從期望的48Khz變成了96Khz：
所謂不復現：測試P0_15 LRCK采樣率就是期望的48Khz：
從I2S的構架上講，不應該出現具體I2S IP的配置因為外部的驅動情況導致不同的輸出頻率，而且官方的代碼直接修改接口和引腳也不會出現，那么問題究竟出在哪里呢？
問題分析與解決方案經過查看官方SDK的配置和客戶提供的代碼，發(fā)現差別很簡單，在于pinmux.c對于P0_14, P0_15的配置，客戶復現問題的配置如下：
const uint32_t port0_pin14_config = (/* Pin is configured as FC2_SCK */
IOPCTL_PIO_FUNC1 |
/* Disable pull-up / pull-down function */
IOPCTL_PIO_PUPD_DI |
/* Enable pull-down function */
IOPCTL_PIO_PULLDOWN_EN |
/* Enables input buffer function */
IOPCTL_PIO_INBUF_EN |
/* Normal mode */
IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_NORMAL |
/* Normal drive */
IOPCTL_PIO_FULLDRIVE_DI |
/* Analog mux is disabled */
IOPCTL_PIO_ANAMUX_DI |
/* Pseudo Output Drain is disabled */
IOPCTL_PIO_PSEDRAIN_DI |
/* Input function is not inverted */
IOPCTL_PIO_INV_DI);
/* PORT0 PIN14 (coords: A3) is configured as FC2_SCK */
IOPCTL_PinMuxSet(IOPCTL, 0U, 14U, port0_pin14_config);
const uint32_t port0_pin15_config = (/* Pin is configured as FC2_TXD_SCL_MISO_WS */
IOPCTL_PIO_FUNC1 |
/* Disable pull-up / pull-down function */
IOPCTL_PIO_PUPD_DI |
/* Enable pull-down function */
IOPCTL_PIO_PULLDOWN_EN |
/* Enables input buffer function */
IOPCTL_PIO_INBUF_EN |
/* Normal mode */
IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_NORMAL |
/* Normal drive */
IOPCTL_PIO_FULLDRIVE_DI |
/* Analog mux is disabled */
IOPCTL_PIO_ANAMUX_DI |
/* Pseudo Output Drain is disabled */
IOPCTL_PIO_PSEDRAIN_DI |
/* Input function is not inverted */
IOPCTL_PIO_INV_DI);
/* PORT0 PIN15 (coords: A5) is configured as FC2_TXD_SCL_MISO_WS */
IOPCTL_PinMuxSet(IOPCTL, 0U, 15U, port0_pin15_config);
官方不復現問題的配置如下：
const uint32_t port0_pin14_config = (/* Pin is configured as FC2_SCK */
IOPCTL_PIO_FUNC1 |
/* Disable pull-up / pull-down function */
IOPCTL_PIO_PUPD_DI |
/* Enable pull-down function */
IOPCTL_PIO_PULLDOWN_EN |
/* Enables input buffer function */
IOPCTL_PIO_INBUF_EN |
/* Normal mode */
IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_NORMAL |
/* Normal drive */
IOPCTL_PIO_FULLDRIVE_EN |
/* Analog mux is disabled */
IOPCTL_PIO_ANAMUX_DI |
/* Pseudo Output Drain is disabled */
IOPCTL_PIO_PSEDRAIN_DI |
/* Input function is not inverted */
IOPCTL_PIO_INV_DI);
/* PORT0 PIN14 (coords: A3) is configured as FC2_SCK */
IOPCTL_PinMuxSet(IOPCTL, 0U, 14U, port0_pin14_config);
const uint32_t port0_pin15_config = (/* Pin is configured as FC2_TXD_SCL_MISO_WS */
IOPCTL_PIO_FUNC1 |
/* Disable pull-up / pull-down function */
IOPCTL_PIO_PUPD_DI |
/* Enable pull-down function */
IOPCTL_PIO_PULLDOWN_EN |
/* Enables input buffer function */
IOPCTL_PIO_INBUF_EN |
/* Normal mode */
IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_NORMAL |
/* Normal drive */
IOPCTL_PIO_FULLDRIVE_EN |
/* Analog mux is disabled */
IOPCTL_PIO_ANAMUX_DI |
/* Pseudo Output Drain is disabled */
IOPCTL_PIO_PSEDRAIN_DI |
/* Input function is not inverted */
IOPCTL_PIO_INV_DI);
/* PORT0 PIN15 (coords: A5) is configured as FC2_TXD_SCL_MISO_WS */
IOPCTL_PinMuxSet(IOPCTL, 0U, 15U, port0_pin15_config);
實際上，只要BCLK P0_14的引腳配置為FULL drive即可。
可以看到，如果配置為Full output driver，驅動能力是normal輸出的兩倍。所以，問題出在BCLK的引腳驅動能力這塊。
然而，推薦客戶改變驅動能力的方式，縱然可以輸出正確的48Khz采樣率波形，客戶并不接受，認為高驅動能力也代表著功耗的加大，而他們的產品是對功耗要求極高的，必須要在普通驅動能力下解決問題。所以進一步分析波形，通過使用高采樣率的示波器20Gsa/s，2G探頭抓取出問題時候的BCLK，可以發(fā)現有一些毛刺：
通過內部的溝通，也認為這個BCLK毛刺是導致問題的原因。這里需要注意的是，有些示波器，如果采樣率低可能抓不到這個毛刺，還有些探頭，阻抗比較小，導致探頭加上到BCLK，直接問題消失的情況，所以建議使用高阻抗探頭，比如1M歐，1G采樣率以上的探頭即可抓到。
由于客戶不接受驅動能力的改變，所以這里還可以考慮改變斜率，讓上升下降變緩，濾掉毛刺區(qū)域，改變配置如下：
const uint32_t port0_pin14_config = (/* Pin is configured as FC2_SCK */
IOPCTL_PIO_FUNC1 |
/* Disable pull-up / pull-down function */
IOPCTL_PIO_PUPD_DI |
/* Enable pull-down function */
IOPCTL_PIO_PULLDOWN_EN |
/* Enables input buffer function */
IOPCTL_PIO_INBUF_EN |
/* Normal mode */
IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_SLEW|//0X80|// IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_NORMAL |
/* Normal drive */
IOPCTL_PIO_FULLDRIVE_DI |
/* Analog mux is disabled */
IOPCTL_PIO_ANAMUX_DI |
/* Pseudo Output Drain is disabled */
IOPCTL_PIO_PSEDRAIN_DI |
/* Input function is not inverted */
IOPCTL_PIO_INV_DI);
/* PORT0 PIN14 (coords: A3) is configured as FC2_SCK */
IOPCTL_PinMuxSet(IOPCTL, 0U, 14U, port0_pin14_config);
const uint32_t port0_pin15_config = (/* Pin is configured as FC2_TXD_SCL_MISO_WS */
IOPCTL_PIO_FUNC1 |
/* Disable pull-up / pull-down function */
IOPCTL_PIO_PUPD_DI |
/* Enable pull-down function */
IOPCTL_PIO_PULLDOWN_EN |
/* Enables input buffer function */
IOPCTL_PIO_INBUF_EN |
/* Normal mode */
IOPCTL_PIO_SLEW_RATE_NORMAL |
/* Normal drive */
IOPCTL_PIO_FULLDRIVE_DI |
/* Analog mux is disabled */
IOPCTL_PIO_ANAMUX_DI |
/* Pseudo Output Drain is disabled */
IOPCTL_PIO_PSEDRAIN_DI |
/* Input function is not inverted */
IOPCTL_PIO_INV_DI);
/* PORT0 PIN15 (coords: A5) is configured as FC2_TXD_SCL_MISO_WS */
IOPCTL_PinMuxSet(IOPCTL, 0U, 15U, port0_pin15_config);
測試結果如下：
可以看到波形很光滑，毛刺消失，輸出也是穩(wěn)定的48Khz,滿足客戶不改變驅動能力的要求。
小結
在使用i.MX RT600 FC2做I2S的時候，為了BCLK不受外部電路影響，從而影響到WS的波形頻率，建議引腳配置以下二選一：
1.使用Full output drive,提高驅動能力2.使用慢slewrate,濾掉BCLK上升下降小毛刺
最后，特別感謝NXP 蘇州SE團隊 James Fan 在該解決方案上提供的大力支持！作者：周晶晶
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原文標題：i.MX RT600 BCLK受干擾影響WS頻率解決方案
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